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Jun 28, 2023

Dalle bava alle proteine ​​cellulari

Dionne's undergraduate research examined how the slime mold Physarum

La ricerca universitaria di Dionne ha esaminato come la muffa melmosa Physarum polycephalum

Max Prigozhin non sapeva cosa pensare quando vide la ricerca per la tesi di laurea di Adam Dionne. Dionne aveva trascorso il suo ultimo anno al Williams College nel Massachusetts occidentale studiando una muffa melmosa chiamata Physarum polycephalum e aveva inviato immagini della sua ricerca nella sua domanda di ammissione al laboratorio di biofisica di Prigozhin ad Harvard.

"Ricordo di essermi chiesto: è una specie di segno criptico sulla tomba di un faraone egiziano? È una mappa di un videogioco? È il paesaggio di un deserto marziano?" ha affermato Prigozhin, professore assistente di biologia molecolare e cellulare e di fisica applicata presso la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS). "Era così strano e insolito, quindi ho chiamato Adam per parlare con lui del suo lavoro, ed è così che è iniziato tutto."

Dionne è ora un dottorato di ricerca al primo anno. candidato in fisica applicata nel laboratorio di Prigozhin. Il suo primo semestre alla SEAS e alla Harvard Graduate School of Arts and Sciences è iniziato alla grande, poiché la sua ricerca universitaria è stata selezionata per il prestigioso Leroy Apker Award. Presentato ogni anno dall'American Physical Society, il premio premia uno studente universitario con un dottorato senza dottorato. istituto di finanziamento – come Williams – e uno da un dottorato di ricerca. istituto di concessione per risultati eccezionali in fisica.

Durante l'estate, Dionne ha presentato il suo lavoro a una giuria dell'American Physical Society. "La cosa davvero nuova è stato parlare così intimamente con fisici importanti e all'avanguardia che hanno molta esperienza e fanno ricerca da decenni, e averli così interessati al mio lavoro e parlare avanti e indietro quasi come se fossero colleghi," Dionne disse.

Dionne ha studiato i processi attraverso i quali il Physarum polycephalum si nutre e poi distribuisce i nutrienti in tutto il suo sistema. Gli organismi biologici più grandi di una cellula necessitano di un processo di trasporto attivo dei nutrienti, come il sistema vascolare umano che pompa il sangue in tutto il corpo. Il sistema vascolare umano utilizza anche un organo centrale, il cuore, per alimentare l’intero processo.

Il Physarum polycephalum non ha un organo centralizzato. Dionne e i suoi consulenti, Henrik Ronellenfitsch e Katharine Jensen, hanno studiato come la muffa melmosa si auto-organizza in modo decentralizzato per trasportare i nutrienti attraverso una serie di tubi, ognuno dei quali si pompa da solo.

"Ho trovato l'organismo incredibilmente interessante", ha detto Dionne. "Era così semplice. Non aveva sistema nervoso. Era unicellulare ma aveva le dimensioni di una capsula di Petri. Prima della ricerca, avevo lavorato su matematica, fisica e un po' di informatica. Questo progetto sfrutta davvero tutti questi fattori." quegli strumenti per studiare un sistema biologico molto interessante, quindi è stato un lavoro molto divertente per me."

Adam Dionne, Ph.D. candidato in fisica applicata

La ricerca universitaria di Dionne si basava su molteplici discipline scientifiche e matematiche e richiedeva una serie di competenze teoriche, computazionali e sperimentali. Questo approccio multidisciplinare è parte di ciò che lo ha portato ad Harvard e in particolare al Prigozhin Group.

"Il laboratorio di Max e tutti i membri del suo laboratorio, sono tutte persone fenomenali che erano ovviamente scienziati di alta qualità appassionati del loro lavoro", ha detto Dionne. "Adoro il fatto che il suo laboratorio non sia composto solo da 10 fisici. Ha fisici, matematici, bioingegneri, ingegneri elettrici: un insieme di competenze completamente diversificato a cui puoi attingere per cercare di risolvere questi problemi davvero impegnativi."

In questi giorni, Dionne sta studiando come le cellule incorporano i segnali esterni utilizzando proteine ​​chiamate recettori accoppiati a proteine ​​G (GPCR), che si trovano sulle membrane cellulari esterne.

"La dinamica dei GPCR si evolve nel tempo quando vengono stimolati da una molecola di segnalazione. Queste dinamiche sono esistite in un punto cieco per i biologi perché è una proteina molto piccola e un processo molto veloce", ha detto Dionne. "È molto difficile da sondare, quindi Max ha sviluppato un nuovo strumento biofisico che consente di sondare questo regime di dinamiche piccole e veloci."